ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коалесценция капель на твердых поверхностях п в насадках из "Последние достижения в области жидкостной экстракции" Хотя эксперименты по коалесценции дисперсий в реакторах периодического действия не дали больших результатов, позволяющих использовать их для расчета непрерывных сепараторов, тем не менее они позволили классифицировать типы дисперсий и в этом — положительная сторона таких экспериментов. [c.291] Поведение первичных и вторичных дисперсий различно и должно учитываться самостоятельно. Разделение вторичных эмульсий будет рассмотрено подробно в следующем разделе. [c.291] Несколько исследований было проведено с использованием йе прерывных отстойников, причем большинство из них относится к разработкам в весьма специфической области — технологии ядерного горючего. При этом практически не было сделано попыток выявить роль загрязнений. [c.291] Далей и Лоури [47] проводили работы по коалесценции эмульсий (система водные сульфатные растворы — растворы ди-2-этилгексилфосфорной кислоты и трибутилфосфата в керосине) на модели отстойника. Образующаяся в смесителе при различных оборотах мешалки эмульсия непрерывно поступала в отстойник, диаметр которого можно было изменять от 15 до 122 см. [c.291] После разделения фаз (первичная стадия расслаивания) каждая из них анализировалась и снова направлялась в смеситель. Толщина слоя эмульсии в отстойнике экспоненциально возрастала с увели чением потоков, но практически не зависела от изменения соотношения объемов фаз. Сравнение результатов, полученных на таком модельном отстойнике, с результатами промышленных испытаний показало возможность моделирования на основе расхода жидкости, отнесенного к поверхности р асслаивания. При этом следовало свести к минимуму влияние стенок (пристеночный эффект), т. е. добиться, чтобы дисперсная фаза не смачивала стенки отстойника. Этот критерий в дальнейшем был обоснован математическими моделями, описывающими процесс первичного разрушения эмульсий в отстойниках [48]. Некоторые другие результаты работы [47] требуют обсуждения. [c.291] Идеализированная картина расположения капель в отстойнике. [c.292] Деффрис, Дэвис и Питт [50] изучали разделение эмульсий в ступени смесительно-отстойного аппарата, где капли двигались вдоль отстойной камеры в режиме вытеснения. Поверхность отстойной части была такова, что в аппарате полностью протекала первая стадия разделения фаз, причем эмульсия не достигала края отстойника, уменьшаясь по мере продвижения и принимая форму клина (рис. 7-18). [c.292] Найдено, что длина клипа коалесценции возрастала с увеличением потока дисперсной фазы и с уменьшением диаметра капель на входе в отстойник. Анализ этого процесса был проведен [56, 57] на основе простой математической модели, согласно которой капли эмульсии коалесцировали как с близлежащими каплями, так и на поверхности, когда время пребывания становилось равным времени коалесценции. [c.292] Принято, что упаковка эмульсии в слое правильная, а последовательные стадии коалесценции между близлежащими рядами капель протекают так, что образуется клинообразный профиль. Толщина клина уменьшается до тех пор, пока на последней стадии коалесценции не останется единственный слой капель. [c.292] Принцип упаковки капель в слое эмульсии показан на рис. 7-19. [c.292] У этой модели существует, однако, ряд недостатков. Допущение, что ряды и столбики капель коалесцируют за одно и то же характеристическое время т, физически не обосновано. В действительности, непрерывная коалесценция происходит во всем объеме слоя. Если бы предсказания модели были верны, то в пределе можно было бы заключить, что возможно прекращение цепной реакции внутри слоя (когда, одна капля коалесцирует, соседние капли, имеющие такое же время жизни, коалесцируют тоже). Однако в действительности это не происходит. Так, Смит и Дэвис [58], изучавшие поверхностные слои и монослои капель, пришли к обратному выводу. [c.294] Кроме того, в модели принимается одно и то же время т для межкапельной коалесценции и для коалесценции на границе раздела фаз, хотя на практике скорость этих процессов различна. Для преодоления этих трудностей Дэвис и Джеффрис [50] предложили различные подходы. [c.294] В это уравнение (которое, по существу, отражает сохранение объемов) включена лишь коалесценция на поверхности раздела фаз, так как любое слияние капель внутри рассматриваемого элемента не приводит к изменению объема дисперсной фазы в эмульсии. Далее может быть записано уравнение, отражающее изменение числа капель в элементе. [c.294] Для того чтобы рассчитать длину капли L, необходимо совместно решить уравнения (76) и (77). [c.295] Более детальные исследования проведены Дэвисом и Али [48] на системах с физическими свойствами, изменявшимися в широких пределах (V = 3,5—55 дин/см, Др = 0,3—0,05 г/см ). В работе были использованы отстойники двух типов (45 X 10 X 18 см) и (45 X X 2,5 X 18 см). И в этих случаях было получено хорошее согласие расчетных данных по уравнениям (81) и (82) и экспериментальных. В этой, более поздней работе, модель была модифицирована. В ней учитывалось распределение капель по времени коалесценции, что оказалось полезным для предсказания изменений продольной скорости капель в клине. [c.296] Из сравнения результатов для отстойников получены количественные данные по влиянию пристеночного эффекта на процесс разделения эмульсий, подтвердившие предварительные выводы Рьена и соавторов. [c.297] Кроме того, было показано, что конструкция отстойника и, в частности, расположение входа и выхода является очень сУ]ш,ествен-ным. При небольшом аппарате объем отстойника, рассчитанный на основании объемной скорости дисперсной фазы, отнесенной к ширине зоны отстоя, должен быть увеличен из-за наличия обратного перемешивания жидкости и циркуляции эмульсии в месте ее ввода. [c.297] Загрязнения, как следовало ожидать пз экспериментов с единичными каплями, снижают обш,ую производительность отстойника. За 10 дней непрерывной работы отстойника длина клина эмульсии, при прочих равных условиях, увеличивалась более чем на 40%. [c.297] После очистки межфазной области в отстойнике начальные условия вряд ли могут быть воспроизведены. Это указывает на необходимость работать на установках в замкнутом цикле. [c.297] Испытания проводились на вторичной воде после стадии промывки. Жидкость удаляли из отстойника и измеряли необходимые физические свойства фаз и время коалесценции (на установке подобной той, что использовал Лоусон). Результаты показали, что улучшение работы оборудования достигалось за счет уменьшения величин обратных потоков дисперсной фазы и выбора соответствуюш,ей Г Онструкции устройства для ввода эмульсии. Это позволило увеличить пропускную способность отстойника на 30%. [c.297] Вернуться к основной статье